面板堆石坝筑坝材料静动力试验及应力变形计算研究
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1.1 工程概况

在建的河南省河口村水库工程位于黄河一级支流沁河最后一段峡谷出口处,下距五龙口水文站约9km,属河南省济源市克井乡,是控制沁河洪水、径流的关键工程,也是黄河下游防洪工程体系的重要组成部分。河口村坝址控制流域面积9223km2,占沁河流域面积的68.2%,占黄河小花间流域面积的34%。河口村水库的开发任务以防洪、供水为主,兼顾灌溉、发电、改善生态,并进一步完善黄河下游调水调沙运行条件。

河口村水库大坝为混凝土面板堆石坝,坝址处河谷呈U形,岸坡陡峻,面板堆石坝设计最大坝高122.5m,坝顶高程288.50m,防浪墙高1.2m,坝顶长度481.0m,坝顶宽10.0m,上游坝坡1ϒ1.5,下游坝坡1ϒ1.6。大坝基础坐落在砂卵石深覆盖层上,覆盖层深度为10~40m,覆盖层内含有多层壤土夹层,局部含有粉细砂透镜体。坝体从上游向下游依次为混凝土面板、垫层区(水平宽度为3m)、过渡层(水平宽度为5m)、主堆石区和次堆石区,主堆石区与次堆石区分界线为坝轴线向下游1ϒ0.6。各区坝料的透水性按水力过渡要求从上游向下游增加。

河床段趾板置于覆盖层上,布置在面板的周边,与防渗面板通过设有止水的周边缝连接,形成坝基以上的防渗体,河床段趾板上游坝基采用混凝土防渗墙截渗。

按照《中国地震动参数区划图》(GB18306—2001)的确定,河口村坝址场地地震动反应谱特征周期为0.40s,地震动峰值加速度0.1g,相应地震烈度为7度。鉴于大坝为高坝,按规定提高一级设计,为1级建筑物,且大坝基础比较复杂,参照《水工建筑物抗震设计规范》(SL203—97)的规定,对1级壅水建筑物,工程抗震设防类别为甲类,可根据其遭受强震影响的危害性,在基本烈度的基础上提高1度作为设计烈度,因此,确定大坝按8度地震进行抗震复核。

为测定河口村水库筑坝材料在静力作用和动力作用下的应力、应变和孔隙水压力的变化,确定静力作用下的内摩擦角、黏聚力和E—B模型参数,以及在动力作用下的破坏强度、动剪切模量和阻尼比等特性指标,河南省河口村水库建设管理局委托黄河水利科学研究院进行相关试验和研究工作。